Класифікація сталей за якістю

Класифікація сталей і сплавів проводиться за хімічним складом, за якістю (за способом виробництва та вмісту шкідливих домішок), за ступенем розкислення і характером затвердіння .металла в виливниці, а також за призначенням.

За хімічним складом вуглецеві стали розрізняють в залежності від вмісту вуглецю на наступні групи:

• маловуглецеві - менше 0,3% С;

• середньовуглецеві - 0,3. 0,7% С;

• високовуглецеві - більше 0,7% С.

У легованих сталях їх класифікація за хімічним складом визначається сумарним відсотком вмісту легуючих елементів:

• низьколеговані - менше 2,5%;

• середньолеговані - 2,5. 10%;

• високолеговані - більше 10%.

Леговані стали і сплави діляться також на класи по структурному складу:

в відпаленого стані - доевтектоїдної, заевтектоідний, ледвбурітний (карбідний), феритний, аустенітний;

За якістю, тобто за умовами виробництва (способу виробництва і вмісту шкідливих домішок), стали і сплави діляться на наступні групи:

• звичайної якості (рядові) менше 0,06 менше 0,07;

• якісні менше 0,04 менше 0,035;

• високоякісні менше 0,025 менше 0,025;

• особливо високоякісні менше 0,015 менше 0,025.

Стали звичайного якості. будучи найбільш дешевими, поступаються за механічними властивостями сталей інших класів, так як відрізняються підвищеними ліквацією (хімічної і структурною неоднорідністю) і кількістю неметалевих включень.

Стали високоякісні виплавляються переважно в електропечах, а особливо високоякісні - в електропечах з електрошлаковим переплавом (ЕШП) або іншими досконалими методами, що гарантує підвищену чистоту по неметалевих включень і змістом газів, а отже, поліпшення механічних властивостей.

За призначенням сталі і сплави класифікуються на конструкційні, інструментальні і стали з особливими фізичними та хімічними властивостями.

7. Хіміко-термічна обробка: ціанування, дифузія, металізація. Пороки термічної обробки сталей і способи їх усунення.

Ціанування стали. різновид хіміко-термічної обробки, що полягає в комплексному дифузійному насиченні поверхневого шару стали вуглецем і азотом в розплавах, що містять ціанисті солі, при 820-860 ° С (среднетемпературноє Ціанування (в сталеливарному пр-ве)) або при 930-950 ° С (високотемпературне ціанування (в сталеливарному пр-ве)). Основна мета ціанування (в сталеливарному пр-ве) - підвищення твердості, зносостійкості і межі витривалості сталевих виробів. В процесі ціанування (в сталеливарному пр-ве) ціанисті солі окислюються з виділенням атомарних вуглецю і азоту, які дифундують в сталь. При среднетемпературном Ціанування (в сталеливарному пр-ве) утворюється ціановані шар глибиною 0,15-0,6 мм з 0,6-0,7% С і 0,8-1,2% N, при високотемпературному (цей вид Ціанування ( в сталеливарному пр-ве) часто застосовують замість цементації) - шар глибиною 0,5-2 мм з 0,8-1,2% с і 0,2-0,3% N. Після ціанування (в сталеливарному пр-ве) виріб піддають гарту і низькому відпуску. Недоліки Ціанування (в сталеливарному пр-ве): висока вартість, отруйність ціанистих солей і необхідність у зв'язку з цим прийняття спеціальних заходів з охорони праці та навколишнього природи. Ціанування (в сталеливарному пр-ве) відрізняється від нітроцементації, при якій насичення азотом і вуглецем ведеться з газового середовища.

Дифузійна металізація. процес, заснований на дифузійному насиченні поверхневих шарів виробів з металів і сплавів різними металами (див. Дифузія). Дифузійна металізація проводять, щоб додати поверхні металевих деталей спеціальні фізико-хімічні та механічні властивості. Залежно від диффундирующего елемента розрізняють: алитирование, диффузионное хромування, молібденірованіе; марганценірованіе, хромоалітірованіе, хромотітанірованіе і інші види. Дифузійне насичення можливо з різних фаз: твердої, парової, газової і рідкої.

Насичення з твердої фази застосовують для заліза, нікелю, кобальту, титану та ін. Металів. В цьому випадку Диффузионная металлизация здійснюють різними тугоплавкими металами (Mo, W, Nb, U і ін.), Пружність пари яких менше пружності парів основного металу. Процес протікає в герметизированном контейнері, в якому оброблювані деталі засипаються порошкоподібною металом, у вакуумі або в нейтральному середовищі при 1000-1500 ° C. Насичення з парової фази застосовують для сплавів на основі заліза, нікелю, молібдену, титану та ін. Металів такими елементами, які мають більш високу пружність парів, ніж насичується метал, наприклад Zn, Al, Cr, Ti і ін. Процес відбувається в герметичних контейнерах при розрідженні

101-10-2 н / м2, або 10-1-10-4 мм рт. ст. і 850-1600 ° С, контактним або неконтактним способом. У першому випадку парова фаза виникає при сублімації металу і генерується поблизу місць контактування порошкоподібного або кускообразное металу з оброблюваної поверхнею; у другому - генерація парової фази відбувається на деякій відстані від поверхні. Насичення з газової фази виробляють при Диффузионная металлизация різних металів елементами: Al, Cr, Mn, Mo, W, Nb, Ti і ін. Дифузії металу передують реакції взаємодії газоподібних хімічних сполук диффундирующего елемента з основним металом. Газовою фазою служать галогеніди диффундирующих металів. Газове насичення здійснюється в муфельних печах або в печах спеціальної конструкції при 700-1000 ° С. Газова фаза може генеруватися на відстані від насичує поверхні (неконтактна спосіб) і в зоні контакту джерела активної фази з поверхнею металу (контактний спосіб). Насичення з рідкої фази застосовують при алітуванню, хромуванні, цинкування, міднення. Процес протікає в печах-ваннах, в яких розплав диффундирующего металу або його солі взаємодіють з поверхнею оброблюваних виробів при 800-1300 ° С. Цим методом здійснюють також комплексну Диффузионная металлизация, наприклад хромоалітірованіе, хромотітанірованіе, хромонікелірованіе і т.д.

Дифузійна металізація можна отримувати дифузійний шар товщиною від 10 мкм до 3 мм. Процеси Диффузионная металлизация дозволяють підвищити жаростійкість сплавів (наприклад, алітірованная сталь має жаростійкість до 900 ° С), абразивну зносостійкість (наприклад, хромування стали У12 збільшує її зносостійкість в 6 разів), опір термоудару, швидкій зміні температур, корозійну стійкість і кислототривкість і поліпшити інші властивості металів і сплавів.

Металізація. покриття поверхні виробу металами і сплавами для повідомлення фізико-хімічних і механічних властивостей, відмінних від властивостей металізуюча (вихідного) матеріалу. Металізація застосовують для захисту виробів від корозії, зносу, ерозії, в декоративних і ін. Цілях. За принципом взаємодії металізуюча поверхні (підкладки) з наноситься металом розрізняють Металлизация, при якій зчеплення покриття з основою (підкладкою) здійснюється механічно - силами адгезії (див. Табл. Група 1), і Металлизация, при якій зчеплення забезпечується силами металевого зв'язку (група 2 ): з утворенням дифузійної зони на кордоні сполучаються поверхонь, за межами якої покриття складається з накладеного шару металу або сплаву (підгрупа 2а), і з освітою дифузійної зони в межах всього шару покриття (підгрупа 2б).

Технологія Металлизация за типами 1 і 2а передбачає накладення шару речовини на поверхню холодного або нагрітого до відносно невисоких температур виробу. До цих видів Металлизация відносяться: електролітичні (див. Гальванотехніка), хімічні, газополумяні процеси отримання покриттів (див. Напилення); нанесення покриттів плакуванням, осадженням хімічних сполук з газової фази, електрофорезом; вакуумна Металлизация; Металізація вибухом, впливом променів лазера, плазми, зануренням в розплавлені метали і ін. Способи. У цих процесах Металлизация супроводжується зміною геометрії і розмірів виробу відповідно товщині шару наноситься металу або сплаву. Технологія Металлизация за типом 2б передбачає дифузійне насичення металевими елементами поверхні деталей, нагрітих до високих температур, в результаті якого в зоні дифузії елементу утворюється сплав (див. Дифузійна металізація). В цьому випадку геометрія і розміри металізуюча деталі практично не змінюються.

Металізація виробів за типом 1 виробляється в декоративних цілях, для підвищення твердості і зносостійкості, для захисту від корозії. Через слабкий зчеплення покриття з підкладкою цей вид Металлизация недоцільно застосовувати для деталей, що працюють в умовах великих навантажень і температур. Металізація деталей по типу 2 надає їм високу твердість і зносостійкість, високу корозійну і ерозійну стійкість, жаростійкість, необхідні теплофізичні і електричні властивості. Металізація за типом 2б застосовується для деталей, що зазнають дію значних механічних напружень (статичних, динамічних, знакозмінних) при низьких і високих температурах. Ці види Металлизация, за деяким винятком, використовуються для нанесення захисного шару на підкладки з різних металів, сплавів і неметалічних матеріалів (пластмаси, скла, кераміка, папір, тканини та ін.). Металізація знаходить застосування в електротехніці. радіоелектроніці, оптиці, ракетній техніці, автомобільної промисловості, суднобудуванні, літакобудуванні та ін. областях техніки.

Загартування - надання сталевого виробу високої міцності і твердості. Але від гарту сталь стає більш крихкою. Цей недолік усувається в процесі відпустки стали. При загартуванню метал нагрівають до високої температури, а потім швидко охолоджують в спеціальних охолоджувальних середовищах (воді, маслі і т. П.). З однієї і тієї ж заготовки можна отримати різні структури і властивості, в залежності від режиму гарту вироби. Для досягнення найкращих результатів сталеві вироби поступово нагрівають до температури 750-850 ° С. Потім розігріте виріб швидко охолоджують до температури приблизно 400 ° С. Охолодження має відбуватися не менше ніж на 150 ° С в секунду, тобто охолодження має відбутися всього в 2-3 секунди. Швидкість подальшого охолодження до нормальної температури може бути будь-який, так як структура, отримана при загартуванню, досить стійка і швидкість подальшого охолодження на неї не впливає. Охолоджуючої середовищем найчастіше буває вода або трансформаторне масло. У воді метал остигає з більшою швидкістю, ніж в маслі: температура води 186С - за секунду метал остигає на 600 ° С, а в маслі всього на 150 ° С. Для підвищення закаливающей здатності в воду іноді додають до 10% кухонної солі або 10-12% сірчаної кислоти, наприклад при загартуванню плашок або мітчиків. Більш високий нагрів і надмірно швидке охолодження водою призводить до небажаних результатів - деформації дива і появи в ній зайвого якості - напружений. Для гарту інструментів з вуглецевої сталі застосовують гартівні печі з температурою нагріву до 900 ° С, а для інструментів з легованих і швидкорізальних сталей - до 1325 ° С. Печі для загартування виробів бувають: камерні чи полум'яні, в яких виріб нагрівають відкритим полум'ям; муфельні - нагрівають за рахунок опору електричних обмоток; печі-ванни - що представляють собою тиглі, наповнені розплавами солей, наприклад хлористим барієм. У ваннах гартівне нагрівання виробляти зручніше, т. К. Температура міститься в ній розплаву завжди постійна і гартувати виріб не може нагрітися вище цієї температури. До того ж відомо, що нагрівання в рідинної середовищі відбувається швидше,

ніж в повітряної.